CN108262176A - 撇油船用动态低剪切离心分离器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种撇油船用动态低剪切离心分离器，该动态低剪切离心分离器安装在移动机架上，动态低剪切离心分离器的入口与撇油器连接，动态低剪切离心分离器的油相出口经过抽油泵与储油容器连接，动态低剪切离心分离器的水相出口经过抽水泵回排入水体。动态低剪切离心分离器包括上外机筒、下外机筒、转鼓、溢流堰、溢流堰上定位板、溢流堰下定位板、溢流堰侧定位套筒、顶部溢流堰定位套筒、弧形叶片、中心轴、入口调整管、预旋叶片、锥形分流台、上迷宫密封、下迷宫密封。能同时满足高分离效率、操作简单、便携性高等要求，可以对撇出物实现高效分离，具有紧凑高效、体积轻便、适用性强、灵活便捷等特点。

Description

撇油船用动态低剪切离心分离器

技术领域

本发明涉及一种用于海上溢油回收的动态离心分离技术，尤其涉及一种撇油船用动态低剪切离心分离器，适用于溢油应急处理中，安装在撇油船上对撇出物进行就地分离。

背景技术

由海上石油管道泄露、游轮遇难等引发的海上石油污染一直受到人们广泛的关注。无论从经济成本还是环境效益出发，以物理撇油为核心的撇油动态回收分离系统是最为优越的选择，撇油动态回收分离系统是集合浮油回收、分离于一体的溢油处理系统。现阶段，针对撇油回收分离特性，国内外进行了大量的研究和操作，但目前而言，还未有能够满足撇油船用油水分离方法需求的设备。

针对撇油船油水分离方法特性，Vortoil型水力旋流器于1991年工艺被提出，其采用重力沉降罐+两级串联水力旋轴器的三级油水分离方法，将水力旋流器在浮油回收分离工艺中进行了首次应用。20世纪90年代，美国Enviro Voraxial Technology(EVTN)公司提出了一种新型分离工艺——轴向涡流分离工艺，该技术的最大特点是设备结构紧凑、分离效率较高。其主要采用一台Voraxial 4000型轴向涡流分离器，并将其安装在撇油器和储油罐之间，用于撇油物的初步分离。2013年，Hoverspill公司针对撇出物成分复杂，物性参数随时间逐渐变化的特性，提出了一种以Turbylec型离心分离机为核心的油水分离方法，Turbylec型离心分离器设备体积轻便、分离效率高、操作简单，其通过直接与撇油器相连，可简单、稳定、快速的将回收后的溢油进行有效分离。

虽然从上述可知国外对撇油回收分离工艺展开了大量工作，但其均普遍存在一些问题：首先，目前溢油回收分离工艺普遍繁琐复杂，在紧张快速的溢油处理中不能实现迅速有效的展开工作，因此会错失处理溢油的最佳时机；其次在现阶段溢油回收分离工艺中，因其分离设备内部关键技术没有突破，致使分离器对流体剪切性过强，从而加剧了混合液的乳化，使其更难将浮油从混合液中分离开来。结合其回收分离工艺停留时间短的特性，使得溢油回收分离效率受到了严重的限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种撇油船用动态低剪切离心分离器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的撇油船用动态低剪切离心分离器，该动态低剪切离心分离器安装在移动机架上，所述动态低剪切离心分离器的入口与撇油器连接，所述动态低剪切离心分离器的油相出口经过抽油泵与储油容器连接，所述动态低剪切离心分离器的水相出口经过抽水泵回排入水体。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的撇油船用动态低剪切离心分离器，能同时满足高分离效率、操作简单、便携性高等要求，可以对撇出物实现高效分离，其设备具有紧凑高效、体积轻便、适用性强、灵活便捷等特点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的撇油船用动态低剪切离心分离器的正视结构示意图。

图2为本发明实施例中动态低剪切离心分离器半轴测剖视图。

图3为本发明实施例中动态低剪切离心分离器与传动构件的正三轴测图。

图4为本发明实施例中动态低剪切离心分离器装配正三轴测图(无前板)。

图5为本发明实施例中动态低剪切离心分离器正三轴测图(有前板)。

图6为本发明实施例中应用在小型撇油船示意图。

图7为本发明实施例中动态低剪切离心分离器工艺流程图。

图中各标记如下：

1-机筒顶盖、2-内六角螺栓、3-内六角螺母、4-上外机筒、5-下外机筒、6-下深沟球轴承、7-从动带轮、8-锥形分流台、9-预旋叶片、10-转鼓、11-弧形叶片、12-溢流堰、13-下迷宫密封、14-溢流堰下定位板、15-销钉、16-上迷宫密封、17-溢流堰上定位板、18-溢流堰侧定位套筒、19-入口调整管、20-中心轴、21-上深沟球轴承、22-顶部溢流堰定位套筒、23-混合液入口、24-水入口、25-油入口、26-传送带、27-主动带轮、28-传动轴、29-轴承座、30-电机支撑板、31-联轴器、32-轴键、33-电机安装板、34-电机、35-脚轮、36-移动机架右板、37-卸流螺栓、38-节流阀、39-移动机架上板、40-内六角螺栓、41-入口接头、42-移动机架左板、43-移动机架下层三角板、44-移动机架下层侧装配板、45-移动机架中层板、46-移动机架侧导轨、47-移动机架前导轨、48-移动机架电机隔板、49-移动机架前电机挡板、50-移动机架前分离器挡板、51-移动机架下层装配板、52-机动机构后挡板、53-围油栏、54-碳素支撑板、55-撇油器、56-撇油船、57-动态低剪切离心分离器、58-储油容器。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明的撇油船用动态低剪切离心分离器，其较佳的具体实施方式如图1至图7所示：

该动态低剪切离心分离器安装在移动机架上，所述动态低剪切离心分离器的入口与撇油器55连接，所述动态低剪切离心分离器的油相出口经过抽油泵与储油容器58连接，所述动态低剪切离心分离器的水相出口经过抽水泵回排入水体。

所述的动态低剪切离心分离器包括上外机筒4、下外机筒5、转鼓10、溢流堰12、溢流堰上定位板17、溢流堰下定位板13、溢流堰侧定位套筒18、顶部溢流堰定位套筒22、弧形叶片11、中心轴20、入口调整管19、预旋叶片9、锥形分流台8、上迷宫密封16、下迷宫密封13、油出口25、水出口24；

所述中心轴20、弧形叶片11、溢流堰12、转鼓10通过从动带轮7与传动机构连接；

所述转鼓10安置在外机筒内、通过与中心轴20、溢流堰12共同配合定位若干弧形叶片11；

所述溢流堰12装配在转鼓10顶部，其由内外两层构成，溢流堰12外侧为水相入口，其底部在两个弧形叶片11之间设有用于水相流入的矩形槽，其内侧为油相入口，其底部在中心轴处设有用于油相流入的环形中空槽，溢流堰12、溢流堰上定位板17、溢流堰下定位板14通过下迷宫密封13与溢流堰侧定位套筒18配合定位。

包括沿中心轴20轴心对称的多个弧形叶片11。

所述预旋叶片9在入口调整管19中，所述锥形分流台8在转鼓10底部，预旋叶片9与锥形分流台8共同配合调节流体，预旋叶片9的弯曲方向与弧形叶片11的弯曲方向、分离器转鼓的转动方向一致。

所述的移动机架上设有电机支撑板30、数个连接板、入口接头41、脚轮35、卸流螺栓37。

本发明的撇油船用动态低剪切离心分离器，能同时满足高分离效率、操作简单、便携性高等要求，可以对撇出物实现高效分离，其设备具有紧凑高效、体积轻便、适用性强、灵活便捷等特点。

各部件详细描述：

动态低剪切离心分离器——为回收后流体提供分离的主要部位；

移动机架——实现工艺平台快速搭建和保证可以极快的开展溢油应急处理工作；

辅助设备——控制和监控分离器相关流体参数。

其中；

所述动态低剪切离心分离器，由上外机筒、下外机筒、转鼓、溢流堰、溢流堰上定位板、溢流堰下定位板、溢流堰侧定位套筒、弧形叶片、中心轴、入口调整管、预旋叶片、锥形分流台、迷宫密封机构、顶部定位套筒、油出口、水出口等组成；

所述移动机架，包括电机支撑板、数个连接板、入口接头、脚轮、卸流螺栓等组件；

本发明工作原理：

当分离器开始工作时，入口处流体经撇油器输送到入口调整管线处，分离后的流体会经过溢流堰体，使得油水界面能够快速分开，并沿各自的流道到达相应出口，水出口可以用软管快速排海，油出口可以注入油箱压缩容器内。所述整个装置可以快速装配、卸载、移动，并可以快速运用、更换于不同的工作台中。

为保证流体顺利从入口到达离心分离区域，本发明在中心轴处的入口调整管内设立了预旋叶片，由于本发明的入口为径向入口，因此预旋叶片便可以使中心轴处的流体在到达离心分离区域前预先产生切向速度。预旋叶片的缓冲性可以控制流体涡流，但如果不对流出的流体施加任何处理，那么流体在进入离心分离区域前仍会产生较大的紊流。因此，为避免这一现象的发生，本发明在转鼓中心位置处设置了锥心分流体，由于流体在入口管线中到达分离区域时，流体径向速度由正向变为反向，因此锥形分流体可以控制在这一过程中流体迹线沿切向缓慢展开，此时流体轴向速度逐渐减小，同时切向速度逐渐减少至零后反向增大，进而流入至分离区域中。

在离心分离区域中使用多个弧形叶片对流体进行控制，弧形叶片会将分离区域分为多个扇形分离区，处于扇形分离区内的流体会因为叶片的作用而强制做涡流运动，从而使混合液在多个强制涡内离心分离。

离心分离过程中，轻相油滴沿径向呈放射状向中心运移，当油滴碰到弧形叶片时，将在粘附作用下沿叶片向中心运动，进而减少了油滴在离心作用下向中心的运移距离，因此通过弧形叶片的设计实现离心分离的浅池化，弧形叶片的曲率越大其对流体的作用面积也越多。

因此，本发明的低剪切调节特性可以描述为：

流体在装置内的切向速度由静止过渡到产生旋流是通过预旋叶片和锥形分流体之间的相互配合而获得，通过两个构件之间相互配合可以使流体在不加重乳化的前提下逐渐获得切向速度；流体在装置的分离区域中，由于弧形叶片的旋转作用，使流体能够在径向处速度呈近似直线变化，因此流体在分离过程中几乎不受切向应力，保持了流体油滴粒径不受减少。并根据浅池原理，弧形叶片相比直叶片减少了油滴向中心运移的距离，进而分离效率更高。

此外，动态低剪切离心分离器中所述弧形叶片安置在转鼓内部，其中心轴、溢流堰、转鼓均有凹槽供弧形叶片装配，动态低剪切离心分离器中所述入口调整管、转鼓、溢流堰、中心轴同心装配。以此提高装置的稳定性。

动态低剪切离心分离器中所述转鼓，溢流堰使用密封为迷宫式非接触密封，工作过程总泵设置分离器后侧，因此分离器内压力低于外界大气压，分离器不会泄露，同时工作过程无接触式密封摩擦，效率高、寿命长且维护少。

综上所述，本装置是一种能够适应海上溢油应急处理的工艺，其主要分离设备采用浅池原理和强制涡原理进行设计，设计中通过使用弧形叶片、预旋叶片、锥形分流台及非接触式密封机构等构件，使装置内流体所受剪切力降低，分离过程油滴运移距离短，且设备操作简单、维护工作量低。另外，装置的结构紧凑、高效、可以快速安装和拆卸。可见，本装置方便安装在撇油船上，对分散相物性参数适用性强，满足溢油回收的特殊工况要求。

具体实施例：

参考图6和图7，实际应用于海上溢油回收时，其工作原理在于，将偃式撇油器安置在水面上，通过管路将撇出的回油直接输送到动态低剪切离心分离器上，撇出物由安装在动态低剪切离心分离器后面的抽水泵、抽油泵吸入动态低剪切离心分离器，快速分离后的油相经抽油泵排至收油罐中，分离出的水相经抽水泵回排入水体。

对于油含水高达90％的撇出物经过本发明的处理工艺后，油相的油含水可降至20％以下。从而大幅提高了溢油回收的能力。

此套工艺相比传统设备分离工艺特点为；1、快速搭建、更换、调试、拆卸工程台，可以快速展开工作；2、所需操作人员少，且设备操作简单，配制人员无需过多专业知识；3、适用性强，更加适合与油水动态回收分离；4、可通过串联本套设备加强分离能力，并联本套设备增加处理量。

在本套工艺中所使用的低剪切分离器其处理原理为：

流体从混合液入口进入到入口管，经过中心轴内的入口调整管，由于预旋叶片及锥形分流体的配合作用，流体会逐渐产生涡流。电极通过同步带驱动转鼓旋转，转鼓转速和来流涡流转速相匹配。转鼓内被弧形叶片分成若干区域的流体形成强制涡旋运动，由于离心作用，密度较轻的油相向中心运移，并在触碰到弧形叶片后沿叶片滑行，根据浅池原理，触碰到叶片的油滴即认为被分离出，分离后的油水两相界面由溢流堰控制，并分别从油出口、水出口排出。

本套撇油船用动态低剪切离心分离器，其并不只局限于撇油船用，针对溢油回收、环境污染等问题使用本套设备或雷同设备也在本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种撇油船用动态低剪切离心分离器，其特征在于，该动态低剪切离心分离器安装在移动机架上，所述动态低剪切离心分离器的入口与撇油器(55)连接，所述动态低剪切离心分离器的油相出口经过抽油泵与储油容器(58)连接，所述动态低剪切离心分离器的水相出口经过抽水泵回排入水体。

2.根据权利要求1所述的撇油船用动态低剪切离心分离器，其特征在于，所述的动态低剪切离心分离器包括上外机筒(4)、下外机筒(5)、转鼓(10)、溢流堰(12)、溢流堰上定位板(17)、溢流堰下定位板(13)、溢流堰侧定位套筒(18)、顶部溢流堰定位套筒(22)、弧形叶片(11)、中心轴(20)、入口调整管(19)、预旋叶片(9)、锥形分流台(8)、上迷宫密封(16)、下迷宫密封(13)、油出口(25)、水出口(24)；

所述中心轴(20)、弧形叶片(11)、溢流堰(12)、转鼓(10)通过从动带轮(7)与传动机构连接；

所述转鼓(10)安置在外机筒内、通过与中心轴(20)、溢流堰(12)共同配合定位若干弧形叶片(11)；

所述溢流堰(12)装配在转鼓(10)顶部，其由内外两层构成，溢流堰(12)外侧为水相入口，其底部在两个弧形叶片(11)之间设有用于水相流入的矩形槽，其内侧为油相入口，其底部在中心轴处设有用于油相流入的环形中空槽，溢流堰(12)、溢流堰上定位板(17)、溢流堰下定位板(14)通过下迷宫密封(13)与溢流堰侧定位套筒(18)配合定位。

3.根据权利要求2所述的撇油船用动态低剪切离心分离器，其特征在于，包括沿中心轴(20)轴心对称的多个弧形叶片(11)。

4.根据权利要求3所述的撇油船用动态低剪切离心分离器，其特征在于，所述预旋叶片(9)在入口调整管(19)中，所述锥形分流台(8)在转鼓(10)底部，预旋叶片(9)与锥形分流台(8)共同配合调节流体，预旋叶片(9)的弯曲方向与弧形叶片(11)的弯曲方向、分离器转鼓的转动方向一致。

5.根据权利要求1至4任一项所述的撇油船用动态低剪切离心分离器，其特征在于，所述的移动机架上设有电机支撑板(30)、数个连接板、入口接头(41)、脚轮(35)、卸流螺栓(37)。